一種用于研究大氣顆粒物毒理效應的模擬裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型關于一種用于研究大氣顆粒物毒理效應的模擬裝置，屬于環境科學技術領域。模擬裝置至少包括大氣顆粒物分離提取裝置、顆粒物懸浮器、熏氣室和抽氣泵，顆粒物懸浮器的顆粒物進口與大氣顆粒物分離提取裝置的顆粒物出口連接，顆粒物懸浮器的顆粒物出口與熏氣室的顆粒物進口連接，熏氣室還與抽氣泵連接；大氣顆粒物分離提取裝置用于提取大氣中不同粒徑的顆粒物，顆粒物懸浮器用于將大氣顆粒物分離提取裝置提取得到的顆粒物吹掃入熏氣室中用于研究大氣顆粒物毒理效應。通過設置模擬裝置為由大氣顆粒物分離提取裝置分離大氣中不同粒徑的顆粒物，進而將分離得到的顆粒物通過顆粒物懸浮器通入熏氣室中后，即可研究顆粒物對于研究對象的毒理效應。
【專利說明】
一種用于研究大氣顆粒物毒理效應的模擬裝置
技術領域
[0001] 本實用新型屬于環境科學技術領域，特別涉及一種用于研究大氣顆粒物毒理效應 的模擬裝置。
【背景技術】
[0002] 近幾年，大氣顆粒物與生物個體之間的毒理學效應成為研究熱點，比如大氣常規 污染物對人體呼吸道的影響以及有機物與生物體三致效應的關系等。目前，在對大氣顆粒 物的毒理效應進行實驗研究時，這些實驗往往是基于短期高濃度以達到染毒作用的。隨著 研究的進一步發展，毒理學研究越來越趨向于模擬生物體在實際環境中的毒理學效應。毒 理學研究正往長期低毒效應發展，這就需要一種裝置可以很好地實現該要求。當前有很多 專利集中于解決模擬霧霾發生的裝置，但是沒有適用于大氣顆粒物分離、再造大氣顆粒物， 并可以用于生物體長期毒理效應研究的裝置。為了更好的研究大氣中各種成分的相互作用 關系以及不同粒徑的顆粒物對受體的影響，急需設計一種實驗室使用的可以研究不同粒徑 的顆粒物的毒理效應的裝置。
【發明內容】
[0003] 本實用新型的目的是解決現有的模擬裝置中沒有能夠用于研究大氣顆粒物的毒 理效應的模擬裝置的技術問題，提供一種用于研究大氣顆粒物毒理效應的模擬裝置。
[0004] 為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：
[0005] -種用于研究大氣顆粒物毒理效應的模擬裝置，其所述模擬裝置至少包括大氣顆 粒物分離提取裝置、顆粒物懸浮器、熏氣室和抽氣栗，所述顆粒物懸浮器的顆粒物進口與所 述大氣顆粒物分離提取裝置的顆粒物出口連接，所述顆粒物懸浮器的顆粒物出口與所述熏 氣室的顆粒物進口連接，所述熏氣室還與抽氣栗連接;所述大氣顆粒物分離提取裝置用于 提取大氣中不同粒徑的顆粒物，所述顆粒物懸浮器用于將所述大氣顆粒物分離提取裝置提 取得到的顆粒物吹掃入所述熏氣室中用于研究大氣顆粒物毒理效應。
[0006] 所述模擬裝置還包括人工顆粒物發生器、第一進氣裝置、連接裝置和顆粒物反應 器;所述人工顆粒物發生器的顆粒物出口與顆粒物反應器的第一顆粒物進口連接，第一進 氣裝置的出氣口與顆粒物反應器的進氣口連接;顆粒物反應器的第二顆粒物進口與顆粒物 懸浮器的顆粒物出口連接，顆粒物反應器的顆粒物出口通過連接裝置與熏氣室的顆粒物進 口連接。
[0007] 所述模擬裝置還包括第二進氣裝置，所述第二進氣裝置的出氣口與所述連接裝置 的進氣口連接，用于稀釋所述顆粒物反應器中的氣體濃度。
[0008] 所述顆粒物懸浮器包括外殼和第一風扇，所述第一風扇設在所述外殼的內腔中。
[0009] 所述熏氣室由殼體、氣體特征檢測裝置、底座、加熱線圈、載物臺和艙門構成，所述 殼體設置于所述底座上，所述氣體特征檢測裝置設在所述殼體的外壁上，所述艙門設在殼 體外壁上部的一側;所述加熱線圈設在殼體內腔的下部，所述載物臺設在殼體內腔中并位 于所述加熱線圈的上方。
[0010] 所述模擬裝置還包括吸光罩，所述吸光罩設在所述熏氣室的外面且可以開閉。
[0011] 所述氣體特征檢測裝置為溫濕度計和TST檢測口。
[0012] 所述人工顆粒物發生器由研磨外殼、窗口、第二風扇、顆粒物出口和顆粒物研磨器 構成，所述窗口設在所述研磨外殼一側的殼壁上，所述第二風扇設在所述研磨外殼內腔的 一邊，所述顆粒物研磨器設在所述研磨外殼內腔的另一邊，所述顆粒物出口設在研磨外殼 的殼壁上。
[0013] 所述連接裝置上還設置有阻氣閥和氣體流量計，所述阻氣閥用于調節流入所述熏 氣室的大氣顆粒物的流動速度。
[0014] 所述第一進氣裝置的側壁上還設置有至少一個二級進氣口。
[0015] 本實用新型采用上述技術方案帶來的有益效果是：
[0016]通過該模擬裝置的大氣顆粒物分離提取裝置對大氣中不同粒徑的顆粒物進行分 離，并將分離得到的顆粒物通過顆粒物懸浮器吹掃入可以放取研究對象的熏氣室中，從而 實現研究顆粒物對于研究對象的毒理效應，使得研究顆粒物的毒理效應的方式簡單且容易 實現。
[0017]通過設置人工顆粒物發生器、第一進氣裝置和顆粒物反應器，使得除了能對大氣 成分進行分離而研究大氣中不同粒徑的顆粒物對研究對象的毒理效應外，還可以通過人工 顆粒物發生器產生不同粒徑的顆粒物與第一進氣裝置中通入的氣體在顆粒物反應器中進 行反應以得到待研究顆粒物，從而實現模擬生成大氣顆粒物，進而實現研究不同粒徑的大 氣顆粒物對研究對象的毒理效應。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本實用新型第一實施例的結構示意圖；
[0019] 圖2是本實用新型另一實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步地詳細描述。
[0021] 實施例1
[0022] 如圖1所示，本實施例中的一種用于研究大氣顆粒物毒理效應的模擬裝置，其所述 模擬裝置至少包括大氣顆粒物分離提取裝置6(Dek:ati?PM10Impa Ct〇r)、顆粒物懸浮器1、 熏氣室4和抽氣栗18。所述顆粒物懸浮器1的顆粒物進口與所述大氣顆粒物分離提取裝置6 的顆粒物出口連接，所述顆粒物懸浮器1的顆粒物出口與所述熏氣室4的顆粒物進口連接， 所述熏氣室4還與抽氣栗18連接。所述大氣顆粒物分離提取裝置6用于提取大氣中不同粒徑 的顆粒物，所述顆粒物懸浮器1用于將所述大氣顆粒物分離提取裝置6提取得到的顆粒物吹 掃入所述熏氣室4中，以研究該大氣顆粒物對研究對象的毒理效應。所述顆粒物懸浮器1包 括外殼和第一風扇8，第一風扇8設在外殼的內腔中，第一風扇8用于將所述大氣顆粒物分離 提取裝置6提取得到的顆粒物吹掃入所述熏氣室4中。所述熏氣室4由殼體、氣體特征檢測裝 置、底座24、加熱線圈20、載物臺19和艙門23構成，所述殼體設置于底座24上，氣體特征檢測 裝置設在殼體的外壁上，艙門23設在殼體外壁上部的一側；加熱線圈20設在殼體內腔的下 部，載物臺19設在殼體內腔中并位于加熱線圈的上方。
[0023]大氣顆粒物分離提取裝置6具有分級結構，每一個分級能夠剔除大氣中一種粒徑 的顆粒物。
[0024] 所述熏氣室4中的氣體特征檢測裝置用于檢測所述熏氣室4中氣體的氣體特征，其 可以為溫濕度計22和TST(Test，檢測)檢測口 21。溫濕度計22用于檢測熏氣室4中的氣體的 溫度和濕度。TST檢測口 21用于檢測熏氣室4中的氣體的壓力、壓強、濃度等參數。所述艙門 23用于取放研究對象。
[0025] 所述抽氣栗18用于間斷或不間斷從所述熏氣室4中抽取一定氣體，以使熏氣室4中 的氣體保持在到一定量。
[0026] 熏氣室4的外部還可以罩有吸光罩，所述吸光罩可以用于模擬晝夜及光線強弱的 變化。
[0027] 本實施例中的模擬裝置的工作過程是:研究大氣顆粒物的毒理效應時(針對于某 一粒徑的顆粒物），可以先通過查資料的方式獲得該顆粒物存在的溫度條件、濕度條件，并 進一步通過熏氣室4中的氣體特征檢測裝置設置熏氣室4中的溫度、濕度達到該條件。然后， 將大氣顆粒物分離提取裝置6分離得到的該粒徑的顆粒物由顆粒物懸浮器1吹掃入熏氣室4 中，從而實現研究該粒徑的顆粒物對熏氣室4中放置的研究對象的毒理效應。結合實驗時候 的光照條件調節吸光罩的開啟或閉合或者開啟程度等。
[0028] 實施例2
[0029]如圖2所示，本實施例中的一種用于研究大氣顆粒物毒理效應的模擬裝置，所述模 擬裝置包括大氣顆粒物分離提取裝置6(1〕61^1^@?1'1110[11^^01：01')、顆粒物懸浮器1、熏氣室 4、抽氣栗18、人工顆粒物發生器2、第一進氣裝置12、連接裝置14和顆粒物反應器3。所述顆 粒物懸浮器1的顆粒物進口與所述大氣顆粒物分離提取裝置6的顆粒物出口連接，所述人工 顆粒物發生器2的顆粒物出口與顆粒物反應器3的第一顆粒物進口連接，第一進氣裝置12的 出氣口與顆粒物反應器3的進氣口連接;顆粒物反應器3的第二顆粒物進口與顆粒物懸浮器 1的顆粒物出口連接，顆粒物反應器3的顆粒物出口通過連接裝置14與熏氣室4的顆粒物進 口連接，所述熏氣室4抽氣口還與抽氣栗18連接。所述顆粒物懸浮器1包括外殼和第一風扇 8,第一風扇8設在外殼的內腔中，第一風扇8用于將所述大氣顆粒物分離提取裝置6提取得 到的顆粒物吹掃入顆粒物反應器3中。所述模擬裝置還包括第二進氣裝置16,第二進氣裝置 16的出氣口與連接裝置14的進氣口連接，用于稀釋顆粒物反應器3中的氣體濃度。所述熏氣 室4由殼體、氣體特征檢測裝置、底座24、加熱線圈20、載物臺19和艙門23構成，所述殼體設 置于底座24上，氣體特征檢測裝置設在殼體的外壁上，艙門23設在殼體外壁上部的一側;加 熱線圈20設在殼體內腔的下部，載物臺19設在殼體內腔中并位于加熱線圈的上方。所述人 工顆粒物發生器2由研磨外殼、窗口 10、第二風扇11、顆粒物出口和顆粒物研磨器9構成，窗 口 10設在研磨外殼一側的殼壁上，第二風扇11設在研磨外殼內腔的一邊，顆粒物研磨器9設 在研磨外殼內腔的另一邊，顆粒物出口設在研磨外殼的殼壁上。所述窗口 10用于放取制備 人工顆粒物的原材料，顆粒物研磨器9用于研磨顆粒物，第二風扇11用于將所述人工顆粒物 發生器2生成的顆粒物吹入所述顆粒物反應器3中。所述第一進氣裝置12的側壁上還設置有 三個二級進氣口 13。通過在第一進氣裝置12的側壁上設置二級進氣口 13，以實現主反應氣 體通過第一進氣裝置12進入顆粒物反應器3中，其它次要反應氣體通過各個二級進氣口 13 進入顆粒物反應器3中。所述連接裝置上還設置有阻氣閥15和氣體流量計17;所述阻氣閥15 用于調節流入熏氣室的大氣顆粒物的流動速度;所述氣體流量計17用于監測流向熏氣室4 的氣體量。
[0030] 所述氣體特征檢測裝置包括溫濕度計22和TST檢測口 21。溫濕度計22用于檢測熏 氣室4中的氣體的溫度和濕度。TST檢測口 21用于檢測熏氣室4中的氣體的壓力、壓強等參 數。第二進氣裝置16在稀釋氣體濃度時，會向顆粒物反應器3中通入一定量的氣體;其中，第 二進氣裝置16中存儲的氣體可以為壓縮后的空氣，也可以將氧氣和氮氣以一定比例混合后 得到的氣體，具體比例可以為1:4。
[0031] 進一步地，所述模擬裝置還包括吸光罩，所述吸光罩可以用于模擬晝夜及光線強 弱的變化。
[0032] 本實施例中所述的模擬裝置研究大氣顆粒物的毒理效應時，可以通過顆粒物反應 器3生成待研究粒徑的顆粒物。以待研究顆粒物的粒徑為1_2μπι的大氣顆粒物為例，在實驗 時可以通過如下步驟來實現：（1)首先查閱資料得到該粒徑顆粒物的成分溫度條件等，從而 設計顆粒物反應器3中的進氣濃度及成分。然后，根據實驗要求把人工顆粒物發生器2中研 磨得到該粒徑的顆粒物和/或通過第一進氣裝置12將燃燒某種礦物產生的特定燃燒氣體通 入顆粒物反應器3中，從而在顆粒物反應器3中生成該粒徑的顆粒物混合氣體后，混合氣體 經連接裝置14通入熏氣室4中。（2)待熏氣室4中進氣完畢后打開吸光罩，太陽照射模擬氣溶 膠形成。或如果實驗時的光照條件符合實驗條件，則無需打開吸光罩。（3)熏氣室4中的TSI 檢測口 21敞開以保持熏氣室4內氣壓穩定，并實時通過氣體流量計17記錄熏氣室4中的進氣 流量，控制進氣量。（4)在上述步驟的同時開啟加熱線圈20以及溫濕度計22,并觀察溫濕度， 溫濕度到達設定值后關閉加熱線圈20。（5)此粒徑顆粒物模擬環境完成后，將研究對象放入 載物臺19進行長期實驗，并在實驗過程中通過抽氣栗18維持熏氣室4中的氣體穩定。
【主權項】
1. 一種用于研究大氣顆粒物毒理效應的模擬裝置，其特征在于，所述模擬裝置至少包 括大氣顆粒物分離提取裝置、顆粒物懸浮器、熏氣室和抽氣栗，所述顆粒物懸浮器的顆粒物 進口與所述大氣顆粒物分離提取裝置的顆粒物出口連接，所述顆粒物懸浮器的顆粒物出口 與所述熏氣室的顆粒物進口連接，所述熏氣室還與抽氣栗連接； 所述大氣顆粒物分離提取裝置用于提取大氣中不同粒徑的顆粒物，所述顆粒物懸浮器 用于將所述大氣顆粒物分離提取裝置提取得到的顆粒物吹掃入所述熏氣室中用于研究大 氣顆粒物毒理效應。2. 根據權利要求1所述的模擬裝置，其特征在于，所述模擬裝置還包括人工顆粒物發生 器、第一進氣裝置、連接裝置和顆粒物反應器;所述人工顆粒物發生器的顆粒物出口與顆粒 物反應器的第一顆粒物進口連接，第一進氣裝置的出氣口與顆粒物反應器的進氣口連接； 顆粒物反應器的第二顆粒物進口與顆粒物懸浮器的顆粒物出口連接，顆粒物反應器的顆粒 物出口通過連接裝置與熏氣室的顆粒物進口連接。3. 根據權利要求2所述的模擬裝置，其特征在于，所述模擬裝置還包括第二進氣裝置， 所述第二進氣裝置的出氣口與所述連接裝置的進氣口連接，用于稀釋所述顆粒物反應器中 的氣體濃度。4. 根據權利要求1至3中任一權利要求所述的模擬裝置，其特征在于，所述顆粒物懸浮 器包括外殼和第一風扇，所述第一風扇設在所述外殼的內腔中。5. 根據權利要求1至3中任一權利要求所述的模擬裝置，其特征在于，所述熏氣室由殼 體、氣體特征檢測裝置、底座、加熱線圈、載物臺和艙門構成，所述殼體設置于所述底座上， 所述氣體特征檢測裝置設在所述殼體的外壁上，所述艙門設在殼體外壁上部的一側;所述 加熱線圈設在殼體內腔的下部，所述載物臺設在殼體內腔中并位于所述加熱線圈的上方。6. 根據權利要求1至3中任一權利要求所述的模擬裝置，其特征在于，所述模擬裝置還 包括吸光罩，所述吸光罩設在所述熏氣室的外面且可以開閉。7. 根據權利要求5所述的模擬裝置，其特征在于，所述氣體特征檢測裝置為溫濕度計和 TST檢測口。8. 根據權利要求2或3所述的模擬裝置，其特征在于，所述人工顆粒物發生器由研磨外 殼、窗口、第二風扇、顆粒物出口和顆粒物研磨器構成，所述窗口設在所述研磨外殼一側的 殼壁上，所述第二風扇設在所述研磨外殼內腔的一邊，所述顆粒物研磨器設在所述研磨外 殼內腔的另一邊，所述顆粒物出口設在所述研磨外殼的殼壁上。9. 根據權利要求2或3所述的模擬裝置，其特征在于，所述連接裝置上還設置有阻氣閥 和氣體流量計，所述阻氣閥用于調節流入所述熏氣室的大氣顆粒物的流動速度。10. 根據權利要求2或3所述的模擬裝置，其特征在于，所述第一進氣裝置的側壁上還設 置有至少一個二級進氣口。
【文檔編號】G01N15/00GK205607807SQ201620248789
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月29日
【發明人】耿紅, 蔡夏童, 趙云鵬, 張媛, 趙磊, 黃皓, 黃子晗, 陳宗君
【申請人】山西大學